高铁火安全高分子材料技术的领跑者

颜渊巍（左）和同事在探讨技术。 受访者 供图

人物名片

颜渊巍，博士，正高级工程师，博士生导师，湖湘青年英才（荷尖人才），中车科技英才，湖南省科技创新团队核心成员，中国化工学会橡胶专委会委员，科技部、中国复材工业协会、湖南省科技厅在库专家。现任中车时代新材研究院有机硅材料研究室主任，致力于火安全高分子材料技术攻关及产业孵化，主持国家重点研发计划课题等国家、省部级项目8项，发表国家发明专利30余项，授权12项，相关成果获湖南省科技进步一等奖、中车科技进步奖等。

株洲日报全媒体记者/旷昆红

有机高分子材料作为三大基础材料之一，具有轻量化、耐化学腐蚀、易加工成型等优点，在国民经济、国防工业等诸多领域应用广泛。尤其是近年来国内轨道交通飞速发展，有机高分子材料在高铁的关键部件中得到了广泛应用。

然而，多数有机高分子材料易燃，燃烧时不仅热释放速率大，火焰传播速度快，还会产生浓烟和有毒气体，对高铁列车内的人员安全造成极大威胁。

2014年博士毕业后，颜渊巍加入中车时代新材研究院，致力技术攻关，推动中国高铁用火安全高分子材料技术跻身世界前列。

“人间理想”材料

之前被国外垄断

对大多数人而言，有机硅是一个很陌生的名字，但从穿的衣服、到吃的美食、住的房屋，再到走过的路、跨过的桥……它已在不知不觉中应用到了人们生活的方方面面。

一方面，有机硅拥有阻燃性、环保性、舒适性、耐用性等优异性能，但它的另一面是质软，发泡过程不可控。

在保持有机硅阻燃等优质性能的前提下，“逆性”而上，让其拥有能完美成型的新性能，这种新材料叫有机硅泡沫材料。

该材料具备无机与有机的特性，性能“更上一层楼”，具有低热释放、低烟、低毒的阻燃优点，总挥发性达到食品级别要求，加上其无机属性，抗压缩永久变形仅为1%，用该材料制成的物品能完美适应极端高温和低温的长期使用。

颜渊巍说：“常规材料疲劳试验为8万次，有机硅泡沫材料可达100万次。”有机硅泡沫材料制成的座椅芯，安全性能高，坐感舒适，简直就是轨道交通车辆座椅界的“人间理想”。

但很长一段时间，该材料被欧美公司垄断，并且欧洲出于重塑欧洲轨道交通领先全球形象、形成新的竞争优势等因素考虑，出台了史上最严苛的火安全标准，其中对高分子材料的阻燃、烟毒性等火安全性能提出了极高指标，对结构部件提出了明确的结构防火要求。

从某种意义上说，如果国内火安全高分子材料技术跟不上欧洲“新标准”，我国的高铁出口将受到限制。因此，轨道交通领域火安全新材料的研发，显得迫切且必要。

300多次试验

填补国内空白

2020年12月27日，京雄城际铁路上的复兴号列车御风驰骋。复兴号为我国自主研发车型，几乎集聚了国内轨道交通领域主机和零部件的最新科研成果。在铁路通车的一年前，颜渊巍接到研发任务，为京雄城际铁路上的复兴号列车开发有机硅泡沫材料座椅芯。

时间紧，任务重，但颜渊巍带领研发团队坚信自己能在规定时间内完成任务。这份自信，来自于他长期在火安全先进高分子材料技术的不懈探索。

当时，将有机硅泡沫材料的密度做到160千克/立方米已经是当时国内技术的极限，而这个项目需要将材料密度降到100千克/立方米以内。

团队成员夜以继日，“死磕”到底，经过300多次的试验，最终达到理想的最低密度范围。

技术突破后，如何做成成品，又是摆在颜渊巍团队面的一道难题。因为有机硅泡沫材料的生产设备，国内也没有。有机硅泡沫材料的制造工艺路线和传统泡沫材料完全不一样。没有任何可借鉴的资料，大家集思广益。经过大量的讨论和设计，他们自主设计搭建了一个半自动化的制造平台，终于实现了有机硅泡沫椅垫的小批量生产，为京雄城际铁路上复兴号列车的座椅芯，供给了具有优秀火安全性能的有机硅泡沫材料。

火安全高分子材料

未来潜力十足

颜渊巍介绍，金属是传统概念上的阻燃材料，虽然钢材不会燃烧，但钢材遇到高温会发生变形，导致结构坍塌，同时金属容易导热，遇到高温时温度会迅速传递，引燃其他易燃物质。因此从火安全的角度考虑，金属并不是一种火安全性好的材料。

颜渊巍研究的火安全高分子材料虽然在阻燃上不如金属，但其整体火安全性大大优于金属。他正在研究的耐高温有机硅泡沫，能够在1300℃的火焰下保持30分钟以上时间不被烧穿，其研究的连续纤维增强酚醛材料，能够大幅提升轨道车辆地板等结构部件的耐火时间并隔绝热量传递。

无论是轨道交通，还是航空、船舶以及汽车，都对减振、降噪、绝缘、保温、美观、轻量化等性能有更高的需求，而高分子材料以其在这些方面无可比拟的优势成为首选的方案。尽可能补短板，提升高分子材料及其制品的阻燃性能，发挥高分子材料在结构防火方面的优势，这是颜渊巍今后努力的方向。